Už len krok ku kvantovým počítačom. Prvýkrát zmerali celý systém bez toho, aby ho zničili
Jedným z menej známych kľúčových aspektov kvantových počítačov je niečo, čo sa nazýva „kvantové nedeštruktívne merania“ (Quantum nondemolition measurement – QND), teda špeciálny typ merania kvantového systému, ktorý sa vzťahuje na pozorovanie určitých kvantových stavov bez ich zničenia, píše portál ScienceAlert.
Vzhľadom na to, že nechceme, aby sa kvantový počítač pri svojich výpočtoch každú sekundu zničil, rozvíjať tieto merania je nesmierne dôležitá úloha.
Teraz vedci v štúdii publikovanej Nature Physics predviedli novú techniku zaznamenávania QND.

Výskum sa týkal kvantových mechanických systémov, teda objektov, ktoré sú z hľadiska kvantových výpočtov relatívne veľké, no v našom meradle mimoriadne malé.
Na zvládnutie nevyhnutnej „kvantovej mágie“ sa pritom používa mechanický pohyb (napr. vibrácie), pričom je možné tieto systémy kombinovať s inými kvantovými systémami.
Kvantový mechanický systém
Pre účely tejto štúdie, v ktorej tím odborníkov zvládol extrakciu informácií z mechanického kvantového systému bez deštrukcie samotného kvantového stavu, odborníci ako svoj mechanický systém použili vysokokvalitnú zafírovú dosku, ktorej hrúbka nedosahuje ani pol milimetra, píšu vedci v tlačovej správe.
Na nej sa nachádza tenučký piezoelektrický menič, ktorý sa používa na budenie akustických vĺn, ktoré sa odrážajú zo spodnej časti a rozprestierajú sa cez celé vnútro dosky.
Vedci poznamenávajú, že tieto „excitácie predstavujú kolektívny pohyb veľkého počtu atómov, ktoré sú však kvantované (v energetických jednotkách známych ako fonóny) a možno ich v princípe podrobiť kvantovým operáciám…“

Takéto zariadenie, ktoré možno v podstate považovať za akustický rezonátor, následne spojili so supravodivými qubitmi – jednotkami kvantovej informácie, ktoré môžu na rozdiel od bitu okrem hodnôt 0 a 1 nadobúdať obe hodnoty súčasne (superpozícia). Podľa autorov si ich môžeme predstaviť ako malé elektronické obvody, v ktorých sú kvantované stavy elektromagnetickej energie.
„Takéto elektromagnetické polia spojené so supravodivým obvodom zabezpečujú spojenie qubitu s piezoelektrickým meničom akustického rezonátora, a tým aj s jeho mechanickými kvantovými stavmi,“ uvádza sa v tlačovej správe.
Napriek tomu, že takéto hybridné qubit-rezonátorové zariadenie ponúka to najlepšie z dvoch svetov (výpočtové schopnosti supravodivých qubitov a stabilitu mechanických systémov), samotné spojenie qubitov a rezonátora nepostačuje.
Priame meranie kvantového stavu v rezonátore totiž samotný kvantový stav zničí a znemožní opakovanie merania.
NEPREHLIADNI: Geológovia v totálnom úžase. V kamennej soli našli 830 miliónov rokov staré mikroorganizmy, možno stále žijú
Preto je nesmierne dôležité disponovať možnosťou extrahovať informácie o kvantovom stave kontrolovaným a najmä nedeštruktívnym spôsobom.
Nedeštruktívne meranie
Z tohto dôvodu vedci vyvinuli novú metódu, pri ktorej počas merania nedošlo k priamej výmene energie medzi supravodivým qubitom a akustickým rezonátorom. Namiesto toho, vlastnosti qubitu záviseli od počtu fonónov v akustickom rezonátore, čo umožnilo študovať kvantový stav „bezkontaktne“.
Vedci to prirovnali k hre na theremin, hudobný nástroj, ktorý sa ovláda bez dotyku.

Vytvorenie takéhoto ekvivalentu kvantového počítania, respektíve vytvorenie hybridného systému, v ktorom sa stav rezonátora odráža v spektre qubitu, je extrémne náročné.
Kvantové stavy totiž vydržia extrémne krátku dobu, pretože sú náchylné na rušenie.
Obísť tento problém a predĺžiť životnosť tohto stavu sa podarilo prostredníctvom starostlivého výberu použitých materiálov, ale i špeciálnej supravodivej hliníkovej dutiny, ktorá poskytla elektromagnetické tienenie.
To napokon umožnilo extrahovať „mieru parity“ mechanického kvantového systému – meraním dokázali určiť, či je počet fonónov v rezonátore párny alebo nepárny, bez toho, aby sa dozvedeli niečo iné o ich rozdelení. Uvedené je dôležité pre opravu chýb v kvantových technológiách a systémoch.
Tento pokrok pritom predstavuje aj cestu k ďalším aplikáciám, ako je napr. kvantová korekcia chýb (quantum error correction).
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú

Noc padajúcich hviezd je tu. Nad Slovenskom už čoskoro uvidíš vzácny meteorický roj

Nenápadná chyba v jedálničku môže ničiť pamäť. Na tieto potraviny si daj radšej pozor

Z Antarktídy prichádzajú záhadné signály, ktoré popierajú fyziku. Vedci ich nevedia vysvetliť

Laser bez svetla? Vedci chcú do vesmíru vysielať „duchov“ a odhaliť veľké tajomstvá

Európu zasiahla najhoršia katastrofa. Vedci hovoria o vyhladení celej populácie
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Obrovský škrt pre dovolenkárov: Aerolinka nečakane zrušila celú letnú sezónu a zmazala garancie z webu

„Bude peklo.“ Lukašenko varuje 5 európskych krajín pred konfliktom. Nevylúčil zapojenie Ruska

Rakovina pankreasu ju mala pripraviť o život. „Žijem bez obmedzení,“ hovorí pacientka po prelomovej vakcíne

Auto za 4 700 eur s platnou STK a EK: Štát „čistí garáže“ a ponúka Slovákom vozidlo za zlomok bežnej ceny

Rýchlosť Mach 2,2 a dolet 3 600 km: Rusko prevzalo smrtiace stíhačky a vysiela jasný signál o svojich plánoch
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Jadrové monštrá USA sa presúvajú. Najničivejšia flotila sveta vstúpila do kritickej oblasti
- Moskva posiela do boja nové stíhačky. Majú skoncovať s postrachom ruskej armády
- Arabi a Rusi tŕpnu. Progresívna energia naštartovala svetovú ekonomiku, fosílne palivá končia
- Ukrajina zaskočila svet. Počas vojny tajne vyniesli do vesmíru zbrane, Rusi nič netušili
- Ľudstvo nemá kam ukladať energiu. Zachráni nás „zabudnutý” typ batérie, ktorú už 147 rokov nevyužívame
-
- Jadrové monštrá USA sa presúvajú. Najničivejšia flotila sveta vstúpila do kritickej oblasti
- Ľudstvo nemá kam ukladať energiu. Zachráni nás „zabudnutý” typ batérie, ktorú už 147 rokov nevyužívame
- Vedci dokázali zastaviť starnutie. Našli vec, vďaka ktorej budú ľudia žiť oveľa dlhšie
- Arabi a Rusi tŕpnu. Progresívna energia naštartovala svetovú ekonomiku, fosílne palivá končia
- Moskva posiela do boja nové stíhačky. Majú skoncovať s postrachom ruskej armády
-
- Jadrové monštrá USA sa presúvajú. Najničivejšia flotila sveta vstúpila do kritickej oblasti
- Neďaleko Slovenska dorazilo 700 ton rádioaktívneho odpadu. Štát nevie, kde ho má umiestniť
- Vedci po 50 rokoch potvrdili šialenú predpoveď. V svetle sa pohybuje niečo rýchlejšie než ono samo
- Na toto sme čakali 4 roky. Najväčší akčný hit 2022 sa vráti a nemohlo to dopadnúť lepšie
- Nemci to dokázali. Palivo budúcnosti bude žrať menej energie a výrazne zlacnie
Ryanair chce nižšie náklady na prevádzky letov, tlačí na vládu
20 000 elektrických lietadiel v Európe. Predpoveď expertov pôsobí ako sci-fi
Ropa môže opäť prúdiť na Slovensko. Rusko tvrdí, že je pripravené
Maďari postavia solárny park s batériovým úložiskom za 210 miliónov eur
Slovenská pošta dostáva pokrokové vylepšenie. Zásadne skráti čas strávený pri okienku
Rekordný skok v predaji: Európania húfne kupujú autá, ktoré nepotrebujú ani kvapku ropy
Nemecké automobilky čelia historickému prepadu. Začali vyrábať zbrane
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP

Obrovský škrt pre dovolenkárov: Aerolinka nečakane zrušila celú letnú sezónu a zmazala garancie z webu

„Bude peklo.“ Lukašenko varuje 5 európskych krajín pred konfliktom. Nevylúčil zapojenie Ruska

Rakovina pankreasu ju mala pripraviť o život. „Žijem bez obmedzení,“ hovorí pacientka po prelomovej vakcíne

Auto za 4 700 eur s platnou STK a EK: Štát „čistí garáže“ a ponúka Slovákom vozidlo za zlomok bežnej ceny

